Globale Netzverfeinerung

Zur globalen Netzverfeinerung verwenden wir unser bekanntes Beispiel mit dem Inbus, das hier heruntergeladen werden kann.

Es ist das gesamte Projektarchiv gegeben (Material,Geometrie,Netz und Belastung):

Übung-01–Inbus.wbpz

Import der Archivdatei

Projekt speichern

Im Workbench-Projektmenü in der Menüleiste auf File und Save As... klicken, um das aktuelle Projekt zu speichern.

Am besten legen Sie sich unter D:\Studierende\ einen Ordner mit Ihrem Namen an und speichern dort das Projekt unter dem Namen Praktikum3. Denken Sie daran, keine Umlaute und keine Leerzeichen zu verwenden!

Archivdatei importieren

Im Workbench-Projektmenü in der Menüleiste auf File und anschließend auf Import klicken.

Archivdatei auswählen

Im Datei-Explorer zum Speicherort der Archivdatei navigieren, rechts unten als Typ Workbench Project Archive File (*.wbpz) auswählen, die zu importierende Datei markieren und auf Open klicken.

Globale Netzgröße einstellen

Mit globaler Netzverfeinerung ist gemeint, dass wir die Netzgröße für das gesamte Bauteil einheitlich vorgeben. Zu Beginn setzt ANSYS einen Standardwert für die Vernetzung, der in der Regel deutlich zu grob ist.

• Stellen Sie nun eine Elementgröße von 2 mm ein.

• Lösen Sie die Problemstellung und stellen Sie die von-Mises-Spannung dar.

Erinnerung zur Darstellung der von-Mises-Spannung

Im Strukturbaum: Rechtsklick auf Solution und anschließend
Insert → Stress → Equivalent (von-Mises) auswählen.

Die maximale Spannung liegt für die Netzgröße von 2 mm im Knick und beträgt
\(\sigma_\text{von Mises} = 354{,}48\,\mathrm{MPa}\).

• Berechnen Sie die von-Mises-Vergleichsspannung in MPa im gesamten Bauteil für eine Netzgröße von 1 mm.

• Berechnen Sie die von-Mises-Vergleichsspannung in MPa im gesamten Bauteil für eine Netzgröße von 0,5 mm.

Zwischen den beiden Spannungswerten ergibt sich eine Steigerung von rund 43 %. Die Spannung nimmt also mit Netzverfeinerung stark zu – ein typischer Hinweis auf eine Singularität. Da die maximale Spannung außerdem an der festen Einspannung auftritt, können wir diesen Verdacht hier bestätigen.

Spannungsauswertung außerhalb der Singularität

Wir verwenden nun unsere erste Lösungsstrategie und werten die Spannung außerhalb der Einspannung aus. Wählen Sie dafür nur die Fläche im Knick für die Spannungsauswertung aus:

• Berechnen Sie die von-Mises-Vergleichsspannung in MPa im Bereich des Knicks für eine Netzgröße von 1 mm.

• Berechnen Sie die von-Mises-Vergleichsspannung in MPa im Bereich des Knicks für eine Netzgröße von 0,5 mm.

Nun haben wir nur noch einen Unterschied von etwa 0,5 % zwischen den Spannungswerten. Damit können wir ab einer Netzgröße von 0,5 mm von einer ausreichenden Konvergenz ausgehen und haben ein geeignet feines Netz für die Bewertung der Spannung im Knick gefunden.

🎯 Lösung

Netzgröße	global	im Knick
4 mm	354,48 MPa	354,48 MPa
2 mm	393,35 MPa	353,11 MPa
1 mm	562,21 MPa	355,06 MPa